Representação esquemática de um pacote de bateria com sistema de gerenciamento de baterias (BMS)
Sua tarefa
É fundamental simular, medir e testar as baterias recarregáveis usadas em dispositivos e veículos alimentados por bateria. O sobrecarregamento e o descarregamento profundo reduzem a vida útil das baterias recarregáveis. Defeitos podem causar o superaquecimento de uma bateria e, até mesmo, um incêndio.
As baterias maiores são normalmente desenvolvidas conectando diversas células em série e em paralelo. Visto que a mesma corrente de carga e descarga passa por todas as células, as diferenças individuais na capacidade da bateria, na descarga automática etc. podem levar a estados de carga (SoC) distintos com o passar do tempo e, consequentemente, limitar a capacidade e a vida útil da bateria. Os sistemas de gerenciamento de baterias (BMS) monitoram, controlam e gerenciam diversos parâmetros de células de bateria. As tarefas de um BMS são
- Determinar o SoC de cada célula
- Supervisionar a integridade e a descarga de cada célula (estado de integridade, SoH)
- Detectar falhas e condições excepcionais e prevenir riscos, como superaquecimento e incêndio
- Balancear o SoC entre as células
- Gerenciamento térmico e de energia
O balanceamento pode ser implementado de forma passiva carregando seletivamente as células que têm a carga mais alta durante o processo de carregamento ou usando os reguladores em modo de comutação para transferir ativamente a energia das células com o estado mais alto de carga para as células com o estado mais baixo de carga.
Como os BMS desempenham um papel fundamental na vida útil da bateria e na segurança contra falhas, eles precisam ser minuciosamente testados. Os testes precisam simular todas as condições que podem ocorrer durante a operação.
Esquema com oito fontes de alimentação R&S®NGM202 de dois canais para a simulação de até dezesseis células de bateria, conforme usado em um sistema de 48 V
A solução da Rohde & Schwarz
As fontes de alimentação CC R&S®NGL200 e R&S®NGM200 da Rohde & Schwarz são dispositivos versáteis com todas as funções necessárias para testar e validar os sistemas de gerenciamento de baterias.
O R&S®NGL200 e o R&S®NGM200 são compatíveis com a operação de dois quadrantes, como emissor e coletor. Pode haver correntes de emissor de até 6 A e correntes de coletor de até 3 A. Todas as saídas são totalmente isoladas do solo. Elas podem ser conectadas em série para emular pacotes de bateria em um único nível de célula, com uma tensão máxima de até 250 V em relação ao solo. A impedância ajustável de saída pode ser definida entre -50 mΩ e 100 Ω. As medições de corrente e tensão na saída da fonte de alimentação apresentam valores em alta resolução.
Todas as funções podem ser controladas de forma totalmente remota, com tempos de processamento de comando inferiores a 6 ms. Além disso, a série de fontes de alimentação R&S®NGM200 apresenta um modo opcional de simulação de bateria que possibilita uma simulação realista de diferentes tipos de célula predefinidos ou definidos pelo usuário. Dependendo do estado de carga, a tensão de circuito aberto e a resistência interna são definidas para cada tipo de célula em um arquivo ASCII.
Esses recursos permitem que as características da célula sejam simuladas e variadas ao longo do tempo, com alta precisão e alta resolução de tempo. No caso de baterias de pequeno e médio porte, a corrente da célula pode ser extraída diretamente das fontes de alimentação. No caso de baterias maiores, como as usadas em aplicações automotivas, as correntes de carga e descarga não precisam circular fisicamente para realizar os testes de BMS. Os resultados da medição de corrente, por exemplo, as tensões nos resistores de derivação, são simulados para o BMS, e as fontes de alimentação estabelecem as tensões das células e apresentam as correntes de balanceamento.
O R&S®NGL202 e o R&S®NGM202 com dois canais por unidade e formato compacto permitem configuração flexível e instalações que ocupam pouco espaço para testar um BMS. Um kit de montagem em rack de 19 polegadas e as conexões de backplane possibilitam uma integração fácil e resistente nos racks.
Além da opção de simulação de bateria R&S®NGM-K106, a série de fontes de alimentação R&S®NGM200 fornece precisão aprimorada de medição e registro rápido de corrente e tensão, com uma taxa de amostragem de até 500.000 valores por segundo. A opção de simulação de bateria pode executar os perfis armazenados nos arquivos ASCII. Esses perfis descrevem a tensão de circuito aberto e a resistência interna em relação ao estado de carga. Os perfis para os tipos de bateria comuns estão disponíveis na fonte de alimentação. A função de registro rápido pode capturar falhas e picos estreitos na corrente e na tensão para fins de solução de problemas.
Resumo
As fontes de alimentação R&S®NGL200 e R&S®NGM200 da Rohde & Schwarz podem simular células de bateria vantajosamente, ao testar sistemas de gerenciamento de baterias. Em muitos casos, elas podem substituir os simuladores de bateria dedicados, que são bem mais caros.
Related products
